Existen dos tipos de humedad: la relativa, o de saturación, y la específica, o la cantidad de vapor de agua en el aire.
Los científicos han comprobado que la humedad específica ha aumentado, mientras que la humedad relativa en muchas regiones ha disminuido.
Los cambios en la humedad tienen importantes repercusiones en cascada a escala mundial y local, incluida la intensidad y la frecuencia de los incendios forestales.
Una escasez de vapor de agua en el aire puede influir en la intensidad y la frecuencia de los incendios forestales. Una abundancia combinada con altas temperaturas puede provocar estrés térmico en personas y animales.
Por ello, es crucial que los científicos comprendan cómo cambia la humedad —es decir, cuánto vapor de agua hay en el aire— y cómo podría cambiar a medida que aumentan las temperaturas globales.
En un nuevo conjunto de datos y un artículo que lo acompaña, mis coautores y yo analizamos cómo distintos aspectos de la humedad están cambiando de forma contrapuesta en los océanos del mundo.
¿Qué es la humedad?
En términos sencillos, la humedad es una medida de la cantidad de agua suspendida en el aire. Sin embargo, puede clasificarse de más de una manera, y los científicos del clima y los meteorólogos suelen utilizar dos definiciones principales.
La primera es la humedad específica. También conocida como «contenido de humedad», mide la cantidad de vapor de agua en relación con la masa total de vapor de agua y aire combinados. Se expresa en gramos de vapor de agua por kilogramo de aire húmedo.
La segunda es la humedad relativa. Es una medida, expresada en porcentaje, de lo «saturado» que está el aire. Dicho de otro modo, indica cuánto vapor de agua contiene el aire en comparación con el máximo que podría contener.
Las observaciones de la humedad en todo el mundo indican que la humedad específica —o cantidad de vapor de agua— ha aumentado. Sin embargo, al mismo tiempo, la humedad relativa —o saturación— ha disminuido en muchas regiones.
Paradoja de la humedad
Las razones clave de esta aparente paradoja son dos: la Tierra se está calentando y el aire más cálido puede contener más vapor de agua.
La atmósfera, la tierra y los océanos se están calentando. En primer lugar, esto significa que se evapora más agua de la superficie terrestre. En segundo lugar, más agua puede —y está— retenida en el aire en forma de gas. Como muestra el gráfico siguiente, el aumento de la humedad específica se produce tanto sobre la tierra (línea verde) como sobre los océanos (azul).
Según la ecuación de Clausius-Clapeyron, el aire puede contener generalmente alrededor de un 7 % más de humedad por cada grado (1 °C) de aumento de la temperatura. Por tanto, para que la humedad relativa se mantenga igual con un calentamiento de 1 °C, el contenido de humedad del aire también debe aumentar un 7 %.
En teoría, si no hay factores limitantes, esta sería la tasa de aumento que cabría esperar. Sin embargo, el mundo real sí tiene factores limitantes, por lo que la humedad relativa está disminuyendo.
La superficie terrestre se ha calentado más rápido que los océanos en las últimas décadas. Pero, aunque los océanos contienen un suministro inagotable de agua para evaporarse, no ocurre lo mismo con la tierra.
De hecho, sabemos que la mayor parte del vapor de agua sobre tierra en realidad se origina por evaporación sobre los océanos. Este aire húmedo se desplaza por el planeta gracias a la circulación atmosférica y parte de él llega después a tierra firme.
El calentamiento más lento de los océanos significa que no se ha evaporado suficiente humedad —ni se ha retenido— en el aire sobre los océanos para seguir el ritmo de las temperaturas crecientes sobre tierra. Esto significa que el aire no está tan saturado como antes y, como muestra el gráfico siguiente, la humedad relativa ha disminuido.
La humedad relativa no disminuye en todas partes
Aunque la humedad relativa media ha disminuido en todo el mundo, hay algunas zonas, como la India y ciertas regiones de latitudes altas, donde parece estar aumentando.
Cabe señalar también que puede haber otros factores que hayan provocado cambios regionales en la humedad relativa.
En primer lugar, el calor se desplaza por el planeta mediante los vientos atmosféricos y las corrientes oceánicas, y los cambios en su patrón e intensidad afectan a su vez a los niveles de humedad atmosférica. En segundo lugar, sabemos que el aumento del dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera, así como los cambios de temperatura y humedad, afectan a la cantidad de humedad que liberan las plantas.
Y, en tercer lugar, se han producido importantes cambios en el uso del suelo a lo largo del tiempo, con la deforestación, la urbanización y el paso a una agricultura intensiva y de regadío, que afectan a los niveles locales de humedad. Por ejemplo, las investigaciones demuestran que el agua añadida durante el riego puede contribuir al estrés térmico en la India, aunque reduzca localmente la temperatura.
¿Qué ocurre con la humedad de los océanos?
Centrándonos en los océanos del mundo, las observaciones indican que, como se esperaba, la humedad específica ha aumentado en el aire sobre los océanos. Esto se ha demostrado en un nuevo conjunto de datos globales que mis colegas y yo hemos publicado recientemente en la revista Earth System Science Data.
Curiosamente, este nuevo conjunto de datos muestra que la humedad relativa ha disminuido en muchas regiones de los océanos. Esto basta para que la humedad relativa media de los océanos a escala mundial disminuya.
Esta disminución es difícil de explicar a la luz de nuestra comprensión física actual de la humedad y la evaporación. Por ejemplo, lo previsto por los modelos climáticos, es que la humedad relativa de los océanos debería mantenerse bastante constante o aumentar ligeramente.
Sin embargo, también sabemos que existen problemas de calidad de los datos en las observaciones de la humedad relativa sobre los océanos, por lo que la incertidumbre en torno a esta tendencia a la baja es grande. ¿Refleja, pues, el dato lo que realmente está ocurriendo?
En algunas regiones, esta disminución es coherente con la reducción de la humedad relativa sobre tierra cercana. Y los datos de reanálisis, que proporcionan estimaciones basadas en una combinación de mediciones directas y un modelo meteorológico, también muestran una disminución en promedio, aunque el patrón interanual es algo diferente. En resumen, debemos seguir investigando.
Implicaciones más amplias
Los cambios en la humedad tienen importantes repercusiones en cascada a escala mundial y local.
El aumento del vapor de agua en la superficie significa que más vapor de agua acabará ascendiendo por la atmósfera, donde su papel como gas de efecto invernadero se vuelve importante.
Niveles más altos de humedad en el aire también implican más lluvias, especialmente en episodios de lluvias intensas. Los fenómenos extremos, como los huracanes, ya pueden ser devastadores para la sociedad y el medio ambiente, por lo que el aumento de sus precipitaciones los hace aún más peligrosos. Además, una mayor humedad también puede aumentar el riesgo de estrés térmico en los días muy cálidos.
Las implicaciones de una disminución de la humedad relativa son menos evidentes. La reducción de la saturación afectará a lo que se conoce como déficit de presión de vapor. Se trata, básicamente, de una medida de la cantidad adicional de vapor de agua que la atmósfera podría contener a esa temperatura. Cuando el déficit de presión de vapor es elevado, las plantas pueden necesitar cerrar sus estomas para evitar una pérdida excesiva de humedad. En estas condiciones secas, los incendios forestales pueden iniciarse y propagarse más fácilmente.
La disminución de la humedad relativa sobre tierra es realmente interesante. No observamos la misma disminución en las reconstrucciones históricas de los modelos climáticos, aunque sí vemos un aumento de la temperatura y de la humedad específica. Esto significa que los impactos futuros relacionados con la saturación y los niveles de vapor de agua son algo más inciertos, especialmente en aquellas regiones que muestran cambios importantes en la humedad relativa.
Conjunto de datos mundial
La humedad se ha medido durante décadas mediante psicrómetros, aunque en los últimos tiempos suelen utilizarse sensores electrónicos. Como todas las observaciones meteorológicas, existen diversas fuentes de error y sesgo que deben tenerse en cuenta para poder estar seguros de que estamos observando señales climáticas y no características del sistema de observación.
En los últimos años he dirigido el desarrollo del conjunto de datos del Centro Hadley de la Met Office HadISDH de humedad superficial sobre tierra y océano. Ha sido una colaboración entre la Met Office, el National Physical Laboratory, Universidad de Maynooth, el NOAA National Centers for Environmental Information, la Climatic Research Unit de la Universidad de East Anglia, y el National Oceanography Centre.
El conjunto de datos está diseñado para estudiar tendencias y variabilidad a gran escala, evaluar la validez de los modelos climáticos y comprender el cambio climático.
Ofrece cifras medias mensuales que abarcan de enero de 1973 a diciembre de 2019 en una cuadrícula global. El conjunto de datos, que se actualizará cada enero, proporciona siete variables, entre ellas la humedad específica, la humedad relativa y la temperatura del aire medida simultáneamente. Para un análisis más detallado, los datos pueden descargarse del sitio web de la Met Office y ya están disponibles en el Met Office Climate Dashboard.
El conjunto de datos utiliza observaciones de temperatura y humedad procedentes de buques sobre los océanos y de estaciones meteorológicas sobre tierra. La cobertura global es razonable desde la década de 1970, aunque el hemisferio sur está mal cubierto, especialmente sobre los océanos.
Sin embargo, y con cierta preocupación, los Buques de Observación Voluntaria (VOS), de los que dependemos para las mediciones directas, han disminuido significativamente desde un máximo de unos 7.700 en la década de 1980 hasta solo 4.000 en la actualidad.
Como la humedad superficial no puede medirse fácilmente mediante satélites ni boyas a la deriva, existe un riesgo real para nuestra capacidad continuada de vigilar esta variable tan importante.
